燃?xì)廨啓C(jī)
（一）燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)和用途
1、功率大，重量輕，體積小，振動(dòng)噪聲小，維修方便。但熱效率低。
2、廣泛應(yīng)用于航空、艦船、坦克、汽車(chē)、機(jī)車(chē)、電站等領(lǐng)域。
（二）燃?xì)廨啓C(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理
燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部分組成。
（三）壓氣機(jī)
壓氣機(jī)是燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)重要組成部分，它的作用是完成燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)中的空氣壓縮過(guò)程，提高工質(zhì)（氣體）的壓力。壓氣機(jī)有軸流式和離心式兩種基本類(lèi)型。
1. 軸流式壓氣機(jī)：
空氣沿著與軸線平行的方向流動(dòng)，它的特點(diǎn)是流量大、效率高，航空和大型燃?xì)廨啓C(jī)中以軸流式壓氣機(jī)為主。
2.離心式壓氣機(jī)：
空氣沿著旋轉(zhuǎn)軸線垂直的半徑方向流動(dòng)。與軸流式相比，流量小，效率低。
單級(jí)離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形短、重量輕。且小尺寸的壓氣機(jī)，離心式的效率反而比軸流式高。小型燃?xì)廨啓C(jī)以離心式壓氣機(jī)為主。
（四）渦輪：是將燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換為軸上的機(jī)械功。
渦輪分為軸流式蝸輪和徑流式蝸輪兩類(lèi)。
和離心式（徑流式）相比，軸流式在大流量的情況下，效率較高，應(yīng)用廣泛。
（五）燃燒室：
1、燃燒室中進(jìn)行的是燃燒過(guò)程，將增壓后的空氣同燃料進(jìn)行混合和燃燒，通過(guò)燃燒把燃料的化學(xué)能以熱的形式釋放出來(lái)，使燃?xì)獾臏囟却蟠筇岣摺?BR> 2、燃燒室從總體結(jié)構(gòu)上分為三大類(lèi)：圓筒式燃燒室、管形燃燒室和環(huán)形燃燒室。
3、燃燒室由外殼、火焰管、渦流器、噴油嘴、混合器組成。
4、燃料：常用的液體燃料有煤油、輕柴油、重柴油重油及原油；常用的氣體燃料有天然氣、煉油廠氣等。
【例題1•單選題】?jī)?nèi)燃機(jī)壓縮比等于（ ）。
A.燃燒室容積與汽缸的工作容積之比值加1
B.汽缸的工作容積與燃燒室容積之比值加1
C.燃燒室容積與汽缸總?cè)莘e的比值
D.汽缸總工作容積與燃燒室總?cè)莘e的比值
答案：B
【例題2•單選題】 內(nèi)燃機(jī)的做功沖程發(fā)生在（ ）之后，膨脹功經(jīng)連桿由曲軸輸出，從而把燃料的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功。
A.進(jìn)氣沖程 B.壓縮沖程 C.膨脹沖程 D.排氣沖程
答案：B
【例題3•單選題】（2008年）下列關(guān)于四沖程柴油機(jī)的說(shuō)法中，正確的是（ ）。
A.六缸柴油機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)六分之一周便有一個(gè)氣缸做功
B.柴油機(jī)活塞從下止點(diǎn)壓縮燃油混合氣到達(dá)上止點(diǎn)附近時(shí)自行著火燃燒
C.柴油機(jī)的氣缸數(shù)量越多轉(zhuǎn)速越高
D.在四個(gè)沖程中，有兩個(gè)沖程進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)
答案：D
【例題4•單選題】?jī)?nèi)燃機(jī)的熱效率是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在一般情況下（ ）的熱效率較高。
A.高速柴油機(jī) B.中速柴油機(jī) C.低速柴油機(jī) D.汽油機(jī)
答案：C
【綜合題】
（18分中的13分）兩臺(tái)型號(hào)分別為Rl75A和12V240ZJ的柴油機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下表所示。
問(wèn)題：
1.說(shuō)出上述柴油機(jī)型號(hào)的含義（包括：汽缸數(shù)、汽缸排列方式、沖程數(shù)、汽缸缸徑、結(jié)構(gòu)特征、用途）。
2.計(jì)算上述柴油機(jī)的排量、有效功率及燃油消耗率。
型號(hào) 行程（mm） 轉(zhuǎn)速（r／min） 扭矩（N•m） 燃油消耗量（千克／小時(shí)） 柴油機(jī)的市場(chǎng)售價(jià)（元）
R175A 80 2600 16.2 1.23 1235
12V240ZJ 260 1100 17 276.8 418.90 1 200 000
3.假設(shè)柴油機(jī)的使用壽命為8年，每年工作300天，每天按額定負(fù)荷工作8小時(shí)，柴油的價(jià)格按4500元／噸計(jì)算，不計(jì)設(shè)備的維修費(fèi)用及殘值。
計(jì)算上述Rl75A及12V240ZJ兩臺(tái)柴油機(jī)的壽命周期費(fèi)用，并以功率為系統(tǒng)效率，計(jì)算每萬(wàn)元的費(fèi)用效率。
答案：
1.R175A表示單缸、四沖程、缸徑75mm、水冷、通用型柴油機(jī)。
12V240ZJ表示12缸、V型排列、缸徑240mm、水冷增壓、鐵路機(jī)車(chē)用柴油機(jī)。
2.排量=內(nèi)燃機(jī)的工作容積×缸數(shù)
內(nèi)燃機(jī)的汽缸工作容積=πD 2•S•103/4（L）
R175A：
汽缸工作容積=3.1416×0.075 2×0.08×103/4=0.3534（L）
排量=0.3534×1=0.35（L）
12V240ZJ：
汽缸工作容積=3.1416×0.24 2×0.26×103/4=11.7622（L）
排量=11.7622×12=141.15（L）
有效功率的計(jì)算公式為：
P e = Ttp×n/9550
R175A的有效功率為：
P e=Ttp×n/9550
=16.2×2600/9550
=4.41（KW）
12V240ZJ/1990KW的有效功率為：
P e= Ttp×n/9550
=17 276.8×1100/9550
=1990（KW）
燃油消耗率：
B e= ×103
R175A：
燃油消耗率=1.23×10 3/4.41=278.91（克/千瓦•小時(shí)）
12V240ZJ：
燃油消耗率=418.9×10 3/1990=210.50（克/千瓦•小時(shí)）
3.壽命周期費(fèi)用的計(jì)算公式為：
R175A的壽命周期費(fèi)用：
P1=1235元+8×（300天×8小時(shí)×1.23千克/小時(shí)×4.5元/千克）
=107 507元
=10.75萬(wàn)元
12V240ZJ的壽命周期費(fèi)用：
P2=1 200 000元+8×（300天×8小時(shí)×418.90千克/小時(shí)×4.5元/千克）
=37 392 960元
=3739.30萬(wàn)元
費(fèi)用效率：
R175A的費(fèi)用效率：
η1=系統(tǒng)效率/壽命周期費(fèi)用
=4.41KW/10.75萬(wàn)元
=0.41KW/萬(wàn)元
12V240ZJ的費(fèi)用效率：
η2=系統(tǒng)效率/壽命周期費(fèi)用
=1990KW/3739.30萬(wàn)元
=0.53KW/萬(wàn)元
（一）燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)和用途
1、功率大，重量輕，體積小，振動(dòng)噪聲小，維修方便。但熱效率低。
2、廣泛應(yīng)用于航空、艦船、坦克、汽車(chē)、機(jī)車(chē)、電站等領(lǐng)域。
（二）燃?xì)廨啓C(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理
燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部分組成。
（三）壓氣機(jī)
壓氣機(jī)是燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)重要組成部分，它的作用是完成燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)中的空氣壓縮過(guò)程，提高工質(zhì)（氣體）的壓力。壓氣機(jī)有軸流式和離心式兩種基本類(lèi)型。
1. 軸流式壓氣機(jī)：
空氣沿著與軸線平行的方向流動(dòng)，它的特點(diǎn)是流量大、效率高，航空和大型燃?xì)廨啓C(jī)中以軸流式壓氣機(jī)為主。
2.離心式壓氣機(jī)：
空氣沿著旋轉(zhuǎn)軸線垂直的半徑方向流動(dòng)。與軸流式相比，流量小，效率低。
單級(jí)離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形短、重量輕。且小尺寸的壓氣機(jī)，離心式的效率反而比軸流式高。小型燃?xì)廨啓C(jī)以離心式壓氣機(jī)為主。
（四）渦輪：是將燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換為軸上的機(jī)械功。
渦輪分為軸流式蝸輪和徑流式蝸輪兩類(lèi)。
和離心式（徑流式）相比，軸流式在大流量的情況下，效率較高，應(yīng)用廣泛。
（五）燃燒室：
1、燃燒室中進(jìn)行的是燃燒過(guò)程，將增壓后的空氣同燃料進(jìn)行混合和燃燒，通過(guò)燃燒把燃料的化學(xué)能以熱的形式釋放出來(lái)，使燃?xì)獾臏囟却蟠筇岣摺?BR> 2、燃燒室從總體結(jié)構(gòu)上分為三大類(lèi)：圓筒式燃燒室、管形燃燒室和環(huán)形燃燒室。
3、燃燒室由外殼、火焰管、渦流器、噴油嘴、混合器組成。
4、燃料：常用的液體燃料有煤油、輕柴油、重柴油重油及原油；常用的氣體燃料有天然氣、煉油廠氣等。
【例題1•單選題】?jī)?nèi)燃機(jī)壓縮比等于（ ）。
A.燃燒室容積與汽缸的工作容積之比值加1
B.汽缸的工作容積與燃燒室容積之比值加1
C.燃燒室容積與汽缸總?cè)莘e的比值
D.汽缸總工作容積與燃燒室總?cè)莘e的比值
答案：B
【例題2•單選題】 內(nèi)燃機(jī)的做功沖程發(fā)生在（ ）之后，膨脹功經(jīng)連桿由曲軸輸出，從而把燃料的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功。
A.進(jìn)氣沖程 B.壓縮沖程 C.膨脹沖程 D.排氣沖程
答案：B
【例題3•單選題】（2008年）下列關(guān)于四沖程柴油機(jī)的說(shuō)法中，正確的是（ ）。
A.六缸柴油機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)六分之一周便有一個(gè)氣缸做功
B.柴油機(jī)活塞從下止點(diǎn)壓縮燃油混合氣到達(dá)上止點(diǎn)附近時(shí)自行著火燃燒
C.柴油機(jī)的氣缸數(shù)量越多轉(zhuǎn)速越高
D.在四個(gè)沖程中，有兩個(gè)沖程進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)
答案：D
【例題4•單選題】?jī)?nèi)燃機(jī)的熱效率是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在一般情況下（ ）的熱效率較高。
A.高速柴油機(jī) B.中速柴油機(jī) C.低速柴油機(jī) D.汽油機(jī)
答案：C
【綜合題】
（18分中的13分）兩臺(tái)型號(hào)分別為Rl75A和12V240ZJ的柴油機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下表所示。
問(wèn)題：
1.說(shuō)出上述柴油機(jī)型號(hào)的含義（包括：汽缸數(shù)、汽缸排列方式、沖程數(shù)、汽缸缸徑、結(jié)構(gòu)特征、用途）。
2.計(jì)算上述柴油機(jī)的排量、有效功率及燃油消耗率。
型號(hào) 行程（mm） 轉(zhuǎn)速（r／min） 扭矩（N•m） 燃油消耗量（千克／小時(shí)） 柴油機(jī)的市場(chǎng)售價(jià)（元）
R175A 80 2600 16.2 1.23 1235
12V240ZJ 260 1100 17 276.8 418.90 1 200 000
3.假設(shè)柴油機(jī)的使用壽命為8年，每年工作300天，每天按額定負(fù)荷工作8小時(shí)，柴油的價(jià)格按4500元／噸計(jì)算，不計(jì)設(shè)備的維修費(fèi)用及殘值。
計(jì)算上述Rl75A及12V240ZJ兩臺(tái)柴油機(jī)的壽命周期費(fèi)用，并以功率為系統(tǒng)效率，計(jì)算每萬(wàn)元的費(fèi)用效率。
答案：
1.R175A表示單缸、四沖程、缸徑75mm、水冷、通用型柴油機(jī)。
12V240ZJ表示12缸、V型排列、缸徑240mm、水冷增壓、鐵路機(jī)車(chē)用柴油機(jī)。
2.排量=內(nèi)燃機(jī)的工作容積×缸數(shù)
內(nèi)燃機(jī)的汽缸工作容積=πD 2•S•103/4（L）
R175A：
汽缸工作容積=3.1416×0.075 2×0.08×103/4=0.3534（L）
排量=0.3534×1=0.35（L）
12V240ZJ：
汽缸工作容積=3.1416×0.24 2×0.26×103/4=11.7622（L）
排量=11.7622×12=141.15（L）
有效功率的計(jì)算公式為：
P e = Ttp×n/9550
R175A的有效功率為：
P e=Ttp×n/9550
=16.2×2600/9550
=4.41（KW）
12V240ZJ/1990KW的有效功率為：
P e= Ttp×n/9550
=17 276.8×1100/9550
=1990（KW）
燃油消耗率：
B e= ×103
R175A：
燃油消耗率=1.23×10 3/4.41=278.91（克/千瓦•小時(shí)）
12V240ZJ：
燃油消耗率=418.9×10 3/1990=210.50（克/千瓦•小時(shí)）
3.壽命周期費(fèi)用的計(jì)算公式為：
R175A的壽命周期費(fèi)用：
P1=1235元+8×（300天×8小時(shí)×1.23千克/小時(shí)×4.5元/千克）
=107 507元
=10.75萬(wàn)元
12V240ZJ的壽命周期費(fèi)用：
P2=1 200 000元+8×（300天×8小時(shí)×418.90千克/小時(shí)×4.5元/千克）
=37 392 960元
=3739.30萬(wàn)元
費(fèi)用效率：
R175A的費(fèi)用效率：
η1=系統(tǒng)效率/壽命周期費(fèi)用
=4.41KW/10.75萬(wàn)元
=0.41KW/萬(wàn)元
12V240ZJ的費(fèi)用效率：
η2=系統(tǒng)效率/壽命周期費(fèi)用
=1990KW/3739.30萬(wàn)元
=0.53KW/萬(wàn)元